一种伽利略式扩束镜装置的制作方法

本发明涉及激光器技术领域，尤其是涉及一种伽利略式扩束镜。

背景技术：

随着光电行业的发展，激光技术在医疗检测领域的应用越来越广泛，如dna测序，流式细胞分析等。在应用中，激光器发射出激光束，透过仪器中的光束整形模块，整形后的激光束透过聚焦透镜入射至待测样品上。在这些光束整形模块中，对激光束进行扩束是一个非常重要且常见的应用需求。

通常而言，扩束镜一般分为开普勒式和伽利略式扩束镜。开普勒扩束镜一般由两个凸透镜组成，轴向总长近似认为由两个凸透镜焦距相加决定，故其轴向总长较长，且开普勒式中两凸透镜的共焦点为事实焦点，激光束在实焦点处会形成一个较小的束腰，并易在此处产生空气击穿效应，因此开普勒式扩束镜受到一定的应用限制。

伽利略式扩束镜一般由一个凸透镜和一个凹透镜组成，轴向总长近似认为由凸透镜和凹透镜焦距之差值决定，伽利略式扩束镜轴向总长比开普勒式较短；且其扩束镜中的共焦点为虚焦点，这样避免了空气击穿，激光束通过扩束镜时，亦没有束腰存在。然而，目前市面上常见的伽利略式扩束镜一般为激光加工/激光切割/打标等激光加工处理这些工业应用需求而设计的。

对于生物医疗检验应用而言，这些常见的伽利略式扩束镜的轴向总长依然较长，无法满足市场对生物医疗检测设备小型化的应用需求。因此，结合流式细胞分析等应用需求，设计了一种小型化的小扩束倍率1～2×伽利略式扩束镜。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种伽利略式扩束镜装置，扩束镜轴向总长约为40-60mm，其结构简单且小型化，轴向总长较短，设计合理，装配工序简单，使用操作便捷，实现成本低，扩束效果好，工作稳定性高，实用性强。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种伽利略式扩束镜装置，正透镜组件和主体组件,其特征在于：所述正透镜组件包括凸透镜、调整环和调整支架,所述主体组件包括凹透镜、安装座和定位销；所述正透镜组件中的凹透镜安置在调整环的环圈中,所述的调整支架为一轴对称的凸台体，耸起的凸台中央设有垂直状切割缝隙，所述垂直状切割缝隙下部的水平状调整支架体的中心位置设有一用于安置调整环的穿透孔a；所述穿透孔a的左右两侧架体上对称设置着一组用于将调整支架和主体组件连接的固定通孔；所述的安装座的座体上设有分别与调整支架上的穿透孔a3、以及一组固定通孔同轴心对应的穿透孔b、一组螺丝孔，并在远离调整支架一侧座体上的穿透孔b内安置着凹透镜；所述的调整支架通过串置在所述固定通孔内的一组螺杆与安装座上的螺丝孔螺接，由此构成轴向总长40-60mm的可调伽利略式扩束镜构架。

优选地，所述的凸透镜为平凸透镜、凸凸透镜、或胶合凸透镜中的任一种；其焦距为fp；所述的凹透镜为平凹透镜、凹凹透镜、或者胶合凹透镜中的任一种，其的焦距为-fn；所述凸透镜、凹透镜的焦距关系为1<fp/fn<2。

优选地，所述的调整支架上的穿透孔a内径设有内侧螺纹,所述的调整环的环体外周设置有外侧螺纹，所述的穿透孔a的内侧螺纹与调整环上的外螺纹啮合，组成正透镜组件的微调结构。

优选地，所述的垂直状切割缝隙处的调整支架部位设有配有锁紧螺栓的串接孔，通过旋紧所述锁紧螺栓将调整环锁紧在所述调整支架的穿透孔a中。

优选地，所述的调整环的环状内腔设有第一沉孔、第一通孔和第一台阶；所述第一沉孔与第一通孔相接处即是所述第一台阶；所述凸透镜通过胶粘方式固定在调整环内侧的第一沉孔内部，并与所述第一台阶紧密接触。

优选地，所述主体组件中的安装座上设置有水平切割缝、第二沉孔、第二通孔、第二台阶和螺丝孔；所述第二沉孔与第二通孔相接处即是所述第二台阶；所述凹透镜通过胶粘方式固定在安装座内部的第二沉孔内部，并与所述第二台阶紧密接触。

优选地，所述水平切割缝设置在安装座底部四周，所述水平切割缝距离安装座底部底面约5-10mm，所述水平切割缝的深度为0.5-2mm。

优选地，所述安装座底部设有定位销，所述安装座通过螺栓可调整地锁紧在机台上。

根据以上技术方案提出的这种伽利略式扩束镜装置，具有以下特点：

结构简单且小型化，轴向总长较短，设计合理，装配工序简单，使用操作便捷，实现成本低，扩束效果好，工作稳定性高，实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例的一种扩束镜装置的示意图；

图2是本发明实施例的一种扩束镜装置的分解图；

图3是本发明实施例的一种扩束镜装置的剖视图。

图中：

a-正透镜组件；b-主体组件；

正透镜组件：

1-凸透镜；

2-调整环；

2.1-外侧螺纹；2.2-第一沉孔；2.3-第一通孔；2.4-第一台阶；

3-调整支架

3.1-内侧螺纹；3.2-垂直切割缝隙；3.3-锁紧螺栓；3.4-固定通孔；

3.5-连接螺杆；3.6-穿透孔a；

3-调整支架

3.1-内侧螺纹；3.2-垂直切割缝隙；3.3-锁紧螺栓；3.4-固定通孔；3.5-连接螺栓；3.6-调整环安装孔；

主体组件

4-凹透镜；5-安装座；

5.1-第二沉孔，5.2-第二通孔，5.3-第二台阶，5.4-水平切割缝隙；

5.5-螺丝孔；5.6-穿透孔b；

6-定位销；

具体实施方式

以下结合实施例具体阐述本发明的技术方案，本发明揭示了一种伽利略式扩束镜装置，该装置包括主体组件和正透镜组件两部分。

正透镜组件包括凸透镜1、调整环2和调整支架3；主体组件包括凹透镜4、安装座5和底部的定位销6。

如图1、2和3所示，在本发明技术方案中，凸透镜1与凹透镜4共同构成伽利略式扩束镜，凸透镜1为平凸镜、或凸凸镜或者胶合凸透镜，其焦距为fp；凹透镜2为平凹镜、或凹凹镜或者胶合凹透镜，其焦距为-fn；fp和fn之间的关系如下：

1<fp/fn<2；

在本发明中，固定凹透镜4的位置，通过调整凸透镜1的位置，改变凹、凸透镜之间相对位置，进而可实现激光束连续可调扩束，倍率为(1～2)×。

所述正透镜组件中的凸透镜1安置在调整环2的环圈中,所述的调整支架3为一轴对称的凸台体，耸起的凸台中央设有垂直状切割缝隙3.2，所述垂直状切割缝隙3.2下部的水平状调整支架体的中心位置设有一安置调整环2的穿透孔a3.6；所述穿透孔a3.6的左右两侧架体上对称设置着一组用于将调整支架3和主体组件连接的固定通孔3.4；所述的安装座5的座体上设有分别与调整支架3上的穿透孔a3.6、以及一组固定通孔3.4同轴心对应的穿透孔b5.6、一组螺丝孔5.5，并在远离调整支架3一侧座体上的穿透孔b5.6内安置着凹透镜4；所述的调整支架3通过串置在所述固定通孔3.4内的一组螺杆3.5与安装座5上的螺丝孔5.5螺接，由此构成轴向总长40-60mm的可调伽利略式扩束镜构架。

正透镜组件中的调整环2上设置有外侧螺纹2.1，调整环2内圈设有第一沉孔2.2、第一通孔2.3和第一台阶2.4；第一沉孔2.2与第一通孔2.3相接处即是第一台阶2.4；

正透镜组件中的调整支架3上设置的穿透孔a3.6的内圈设有内侧螺纹3.1，通过与调整环2上的外侧螺纹2.1匹配相接，共同组成正透镜组件；凸透镜1通过胶粘方式固定在调整环2内侧的第一沉孔2.2内部，并与第一台阶2.4紧密接触。所使用的胶水为uv紫外胶或者环氧树脂胶。

设置在调整支架3的内侧螺纹3.1的上部架体位置的垂直切割缝隙3.2，通过位于调整支架3顶部位置的锁紧螺栓3.3的操控，通过旋紧锁紧螺栓3.3，调整环2将被锁紧且固定在调整支架3内侧，以此保证调整支架3与调整环2之间相对位置的稳定性。

此外，在调整支架3两侧各设置一个固定通孔3.4；靠近调整支架3的安装座5的一侧对应地设置有两个螺丝孔5.5，螺丝孔与固定通孔一一对应，因此，可将连接螺杆3.5穿入调整支架3上的固定通孔3.4，以此将正透镜组件锁紧在安装座5上。

所述的安装座5设置有第二沉孔5.1、第二通孔5.2、第二台阶5.3、第二切割缝5.4和螺丝孔5.5；第二沉孔5.1与第二通孔5.2相接处即是第二台阶5.3；凹透镜4通过胶粘方式固定在的第二沉孔5.1内部，并与第二台阶5.3紧密接触；所使用的胶水为uv紫外胶或者环氧树脂胶。

安装座5底部平面上设置有定位销6，可以保证扩束镜装置精确地安装在设备机台上。扩束镜装置通过螺栓可调整的固定在设备机台上。

靠近安装座5底部四周设置有第二切割缝5.4，第二切割缝5.4距离安装座5底部底面高度约5-10mm，第二切割缝5.4的缝宽为0.1-0.5mm，第二切割缝5.4的深度为0.5-2mm，这样可以能够保证有效降低伽利略式扩束镜装置在使用过程中外界震动和应力变形所带来的影响，以此保证扩束镜筒的稳定性和可靠性。

这种伽利略式扩束镜装置的使用方法做如下简述：

如图1、2和3所示，凸透镜1通过胶粘方式固定调整环2内侧，调整环2通过外侧螺纹2.1与调整支架3的内侧螺纹3.1匹配相接，共同形成正透镜组件。连接螺杆3.5穿过调整支架3两侧的固定通孔3.4，将正透镜组件锁在在主体组件上。

对于主体组件中的安装座5，凹透镜4通过胶粘方式固定在安装座5的第一沉孔5.1内部。故正透镜组件和主体组件一同组成伽利略式扩束镜装置。

伽利略式扩束镜装置通过安装座5底面设置的定位销6精确地固定在设备机台上，并通过螺栓方式可调整地与设备机台锁紧在一起。安装座5底部周边设置有水平切割缝隙5.4，这样可以能够保证有效降低伽利略式扩束镜装置在使用过程中外界震动和应力变形所带来的影响，以此保证扩束镜筒的稳定性和可靠性。

当激光束通过扩束镜装置中的凹透镜4和凸透镜1时，凹透镜4固定在安装座5上，凸透镜1固定在调整环2上，轻轻旋动调整环2，凸透镜1和凹透镜4之间的相对位置发生变化，激光束的扩束比发生改变，根据激光束在通过扩束装置后的测试结果，确认调整环2的径向位置。之后，锁紧调整支架3上顶部的锁紧螺栓3.3，这样调整环2被锁紧在调整支架3内侧，二者相对位置得以牢固且稳定。

由于加工公差等诸多原因，固定后的调整环2中的凸透镜1的几何中心可能无法和凹透镜4的几何中心完全对准，因此通过凸透镜1后的激光束中心位置会发生偏差，即光束中心位置发生向上或者向下偏移。在这种情况下，可以适当松开穿过调整支架3两侧的固定通孔3.4的连接螺栓3.5，根据激光透过扩束后的测试结果，微微调整调整支架3和安装座5之间在垂直方向上的相对位置，使得扩束后的激光光束的中心位置高度与激光束通过凹透镜4前的入射高度基本保持一致，最后将穿过调整支架3两侧的固定通孔3.4的连接螺杆3.5锁紧，即调整完毕。因此，根据实际调整需要，可以来回交替调整调整支架3与安装座5在垂直方向上的相对位置和调整环2的径向位置(即调整凸透镜1和凹透镜4之间的相对位置)，可方便快速准确调整本发明中所述的伽利略式扩束镜，以达到更好的扩束和使用效果。

所述扩束镜装置轴向总长一般为40-60mm，本发明中其结构简单且小型化，轴向总长较短，设计合理，装配工序简单，使用操作便捷，实现成本低，扩束效果好，工作稳定性高，实用性强。

以上仅是申请人针对技术方案给出的本发明的基本实施方式，并不代表本发明的全部，本行业的技术人员依据本基本创意所提出的不具有实质性创新内容的改进均应视为属于本发明保护的范畴。